Un nouveau modèle mathématique suggère que l'intrication quantique entre trous noirs peut créer des tunnels espace-temps bosselés ressemblant à des chenilles. Des chercheurs de l'Université Brandeis ont découvert que ces trous de ver sont généralement bosselés plutôt que lisses, ce qui diffère des théories antérieures. Ce travail vise à éclairer les intérieurs mystérieux des trous noirs.
En 2013, les physiciens Juan Maldacena à l'Université de Princeton dans le New Jersey et Leonard Susskind à l'Université de Stanford en Californie ont proposé que, pour les trous noirs, un pont d'Einstein-Rosen — un trou de ver reliant des points distants dans l'espace-temps — pourrait être équivalent à une paire d'Einstein-Podolsky-Rosen, où les particules sont liées par une intrication quantique.
S'appuyant sur cela, Brian Swingle à l'Université de Brandeis dans le Massachusetts et ses collègues ont analysé mathématiquement des trous noirs intriqués. Leurs résultats, publiés dans Physical Review Letters (DOI: 10.1103/btw6-44ry), révèlent un tableau plus complexe. « Étudier les trous de ver qui relient des trous noirs intriqués quantiquement aide finalement les chercheurs à mieux comprendre les intérieurs des trous noirs, qui sont des endroits mal compris pleins de mystère en raison de la force remarquable avec laquelle la gravité y agit », déclare Swingle.
L'équipe a exploré si les trous de ver suivent une règle similaire à celle des trous noirs, où la taille intérieure correspond à la complexité quantique. Manquant d'une théorie complète de la gravité quantique, ils ont utilisé un modèle incomplet reliant la physique quantique et la gravité, que Swingle estime offrir des insights précieux.
Leurs calculs montrent une correspondance entre l'aléatoire quantique microscopique d'un trou de ver et sa longueur géométrique. Les trous de ver typiques sont moins susceptibles d'être lisses et plus enclins à des bosses faites de matière, gagnant le surnom de « chenille d'Einstein-Rosen ». Cela contraste avec le modèle de 2013, qui pourrait s'appliquer uniquement à des cas spéciaux produisant des trous de ver lisses.
Donald Marolf à l'Université de Californie à Santa Barbara note que le travail ajoute de l'éclairage mais ne couvre pas les cas d'intrication les plus courants. La vaste gamme d'états possibles de trous noirs dépasse ceux de notre univers, nécessitant des études supplémentaires. Swingle suggère l'utilisation future d'ordinateurs quantiques pour simuler ces phénomènes, potentiellement avançant à la fois la théorie quantique et la recherche en gravité.